मानव मेंदू प्रत्यक्षात दोन स्वतंत्र अवयव आहेत, स्टॅनफोर्ड अभ्यासात आढळले

मेंदूच्या विकासाचे दीर्घकाळ चालत आलेले मॉडेल कोसळते

शतकानुशतके मानवी मेंदूचे वर्णन एकच, एकसंध अवयव म्हणून केले जात आहे — एक रचना, एकच उगमस्थान. स्टॅनफोर्ड मेडिसिनच्या नेतृत्वाखालील संशोधन आता हे चित्रण चुकीचे असल्याचे मांडते. संशोधकांच्या मते, मेंदू हा दोन वेगळ्या अवयवांचा समूह समजणे अधिक योग्य आहे, ज्यांचा विकास कोट्यवधी वर्षांमध्ये वेगवेगळ्या मार्गांनी झाला आणि शेवटी ते कवटीच्या आत एकत्र बसले. हे काम निसर्ग न्यूरोसायन्स या पीअर-रिव्ह्यूड जर्नलमध्ये प्रकाशित झाले आहे.

या निष्कर्षामुळे दशकांपासून विकासात्मक जीवशास्त्राला आकार देणारे मॉडेल उलथापालथ होते. भ्रूणजीवनाच्या अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यात असलेला एकच पूर्वज पेशी संपूर्ण मेंदू तयार करतो, म्हणजेच मेंदूच्या प्रत्येक भागाचा एकच विकासात्मक पूर्वज असतो, असे संशोधकांनी दीर्घकाळ गृहीत धरले होते. नव्या निष्कर्षांनुसार हे गृहितक टिकत नाही.

विकासात्मक जीवशास्त्राचे सहयोगी प्राध्यापक काइल लोह, पीएच.डी. या अभ्यासाचे वरिष्ठ लेखक आहेत. मेंदूचा पुढील भाग आणि मागील भाग पूर्णपणे वेगवेगळ्या पूर्वज पेशींपासून तयार होतात, हे आपण प्रथमच दाखवून दिले आहे, असे त्यांनी सांगितले. पदव्युत्तर विद्यार्थी कॅरोलिन डंडेस आणि रय्यान जोखाई यांना या शोधनिबंधाचे सह-प्रथम लेखक म्हणून श्रेय देण्यात आले आहे.

एकच कवटी सामायिक करणाऱ्या दोन मज्जासंस्था

मेंदूला दोन अवयव म्हणणे हे केवळ शब्दांचा खेळ नाही. एक घटक ही प्राचीन मज्जासंस्था आहे, जी जाणीवेच्या नियंत्रणाशिवाय शरीर चालवते, तर दुसरा घटक आपल्याला विशिष्ट मानवी बनवणाऱ्या प्रत्येक गोष्टीला आधार देतो — कविता लिहिणे, गणित सोडवणे किंवा आपण मुळात कुठून आलो याचा विचार करणे.

प्रौढ मेंदू पारंपरिकपणे तीन मोठ्या भागांत विभागला जातो, आणि अभ्यासात वर्णन केलेली विभागणी या भागांच्या कार्याशी जवळून जुळते:

• पुढचा मेंदू (फोरब्रेन): भाषा, जाणीव आणि अमूर्त तर्क यांसह उच्चस्तरीय विचारसरणीचे केंद्र.
• मध्य मेंदू (मिडब्रेन): पारंपरिक तीन-भागी वर्णनात दोन टोकांमध्ये असलेला भाग.
• मागचा मेंदू (हाइंडब्रेन): कवटीच्या मागील बाजूस स्थित, सामान्यतः ब्रेन स्टेम म्हणून ओळखला जातो, तो जगण्यासाठी आवश्यक असलेली स्वयंचलित कार्ये सांभाळतो.

प्राचीन अर्धा भाग

हाइंडब्रेनची चेतासंस्था श्वासोच्छ्वास आणि झोप नियंत्रित करते, तसेच हृदयाचे ठोके आणि भूकेच्या इच्छा नियंत्रित करते. ती चेहरा, जीभ आणि घसा यांच्या स्नायूंवरही नियंत्रण ठेवते, जे बोलण्यातील यंत्रणा आहे. यापैकी कोणत्याही गोष्टीसाठी जाणीवपूर्वक विचार आवश्यक नाही, आणि हाच मुद्दा आहे: जाणीवपूर्वक निर्णयप्रक्रियेवर सोपवणे विनाशकारी ठरेल अशी कार्ये ही प्रणाली हाताळते.

विशिष्टपणे मानवी अर्धा भाग

फोरब्रेनमध्ये उच्चस्तरीय आकलन घडते — भाषा, जाणीव आणि अमूर्त तर्काची क्षमता. वेगवेगळ्या उत्क्रांतीचा इतिहास आणि पूर्णपणे भिन्न कामे असलेल्या या दोन प्रणाली शेजारी शेजारी ठेवणे हेच या शोधाचे मर्म आहे. पूर्वी संशोधकांनी एकच आराखडा असलेला एकच अवयव म्हणून ज्याकडे पाहिले, ते प्रत्यक्षात प्राचीन आणि अर्वाचीन चेतासंस्थात्मक रचनेचे जोडपे असल्याचे सिद्ध होते.

काही मेंदू पेशी प्रयोगशाळेत का वाढत नव्हत्या

दीर्घकाळ चालत आलेल्या एका व्यावहारिक कोड्याचे आता स्पष्टीकरण मिळू शकते. शास्त्रज्ञांनी दशकांपासून मेंदूच्या काही विशिष्ट वर्गातील पेशी प्रयोगशाळेच्या तबकड्यांमध्ये टिकवण्याचा आणि परिपक्व करण्याचा प्रयत्न केला, पण यश मर्यादित राहिले. जर फोरब्रेन आणि हाइंडब्रेन वेगवेगळ्या पूर्वज पेशींपासून उतरत असतील, तर एकाच सामायिक उगमाभोवती तयार केलेल्या संवर्धन पद्धती सुरुवातीपासूनच विसंगत ठरल्या असत्या — हे प्रयत्न सतत का रखडले याचे हे एक विश्वासार्ह कारण आहे.

नव्या समजुतीमुळे पुढील मार्गही दिसतो. हाइंडब्रेनच्या न्यूरॉन्स आता पेट्री डिशमध्ये वाढवता येतात, ज्यामुळे त्यांची कार्ये थेट अभ्यासता येतात, असे लोह यांनी नमूद केले — ज्याची जुन्या मॉडेलमध्ये अपेक्षाही केली गेली नव्हती.

ब्रेन स्टेम रोगांसाठी नवीन मार्ग

याचे परिणाम मज्जासंस्थेवर परिणाम करणाऱ्या काही सर्वात विध्वंसक आजारांपर्यंत पोहोचतात, विशेषतः ब्रेन स्टेमशी संबंधित आजारांपर्यंत:

• स्पाइनल मस्क्युलर अॅट्रॉफी (SMA): ब्रेन स्टेम आणि हालचालीत सहभागी मोटर न्यूरॉन्सवर परिणाम करणारा आजार.
• अमायोट्रॉफिक लॅटरल स्क्लेरोसिस (ALS): लू गेहरिग रोग म्हणूनही ओळखला जातो, ब्रेन स्टेमशी संबंधित आणखी एक विकार, ज्यासाठी प्रभावी उपचार फार कमी आहेत.

हाइंडब्रेनपासून तयार झालेल्या न्यूरॉन्स शरीराबाहेर वाढवता येणे, या पेशी कशा चुकतात हे प्राण्यांच्या मॉडेल्स किंवा मृत्यूनंतरच्या ऊतींवरून अनुमान न काढता थेट निरीक्षण करण्याचा मार्ग उघडते. ज्या आजारांमध्ये ब्रेन स्टेम हे मुख्य लक्ष्य आहे, तिथे संशोधक प्रत्यक्षात रिअल टाइममध्ये काय घडते हे पाहू शकतात — हा एक अर्थपूर्ण बदल आहे.

या शोधामुळे काय बदलते

कदाचित सर्वात तात्काळ परिणाम संकल्पनात्मक आहे. पाठ्यपुस्तके, प्रयोगशाळेच्या पद्धती आणि प्रायोगिक गृहितके यांची एक पिढी एकच पूर्वज पेशी संपूर्ण मेंदू तयार करते या कल्पनेवर आधारित होती. हा आधार चुकीचा असेल, तर या दोन प्रणाली कशा समन्वय साधतात — एक प्राचीन नियामक जाळे आणि एक नवीन आकलनात्मक जाळे कसे संवाद साधतात, आणि उत्क्रांतीच्या काळात ते कसे एकत्र जोडले गेले — हे प्रश्न क्षेत्रासाठी अधिक केंद्रस्थानी येतात.

हा शोध शास्त्रज्ञांच्या पेशीय ओळखीबद्दलच्या विचारसरणीलाही नव्याने मांडणी करतो. मेंदूच्या मागील भागातील पेशी आणि पुढील भागातील पेशी या एकाच विषयाच्या फक्त भिन्न आवृत्त्या नाहीत; त्या वेगवेगळ्या प्रारंभ बिंदूंपर्यंत मागे जातात. हा फरक विकासात्मक अभ्यासांपासून पुनरुज्जीवनात्मक धोरणांपर्यंत संशोधकांचा दृष्टिकोन कसा ठेवतो यावर परिणाम करू शकतो.

अंतिम निष्कर्ष

मानवी कवटीच्या आत जे असते ते एक अवयव नसून दोन आहेत — हृदयाचे ठोके चालू आणि फुफ्फुसे कार्यरत ठेवणारी एक आदिम प्रणाली, आणि कविता, गणित व आत्मचिंतन निर्माण करणारी एक अधिक अर्वाचीन प्रणाली. स्टॅनफोर्ड मेडिसिनच्या नेतृत्वाखाली केलेला आणि निसर्ग न्यूरोसायन्समध्ये प्रकाशित हा अभ्यास, मेंदूच्या विकासाच्या प्रचलित मॉडेलला आव्हान देतो आणि SMA व ALS सारख्या ब्रेन स्टेम आजारांचा अभ्यास करण्यासाठी संशोधकांना नवा मार्ग देतो.

प्रयोगशाळेत हट्टी मेंदू पेशी वाढवण्याचा दशकांपासून प्रयत्न करणाऱ्या क्षेत्रासाठी, स्पष्टीकरण कदाचित कोणीही अपेक्षित केले त्यापेक्षा सोपे आहे: शास्त्रज्ञ चुकीच्या आराखड्यावरून काम करत होते.

हा लेख मेडिकल एक्सप्रेसच्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.